Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Приглашенный ученый Байер Манфред Хельмут Германия
Номер договора
14.Z50.31.0021
Период реализации проекта
2014-2018

По данным на 30.01.2020

39
Количество специалистов
52
научных публикаций
7
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация
В 2014 году в рамках реализации Постановления Правительства Российской Федерации №220 в Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук была создана Лаборатория СпинОптроники. Лабораторию возглавил профессор Технического университета Дортмунда (Германия) Манфред Хельмут Байер. Целью изучения лаборатории стал спин — фундаментальная характеристика элементарной частицы. Полученные знания используются учеными лаборатории для развития таких областей как спиновая электроника, оптоэлектроника, квантовая информатика и т.д.

Название проекта:

Гибридная СпинОптроника: Функциональные возможности спина в полупроводниковых наноструктурах и гибридах полупроводник/металл: оптическое, микроволновое и электрическое управление спинами

Приоритет СНТР: а


Цели и задачи

Направления исследований: Гибридная СпинОптроника: Функциональные возможности спина в полупроводниковых наноструктурах и гибридах полупроводник/металл: оптическое, микроволновое и электрическое управление спинами

Цель проекта:

  • Получение и изучение спин-зависимых процессов в образцах новых полупроводниковых материалов, их применение в таких областях, как спиновая электроника, оптоэлектроника, квантовая информатика
  • Достижение оптического и электрического управления спинами в таких структурах, разработка гибридных структур ферромагнетик-полупроводник, в которых за счет оптимального комбинирования спиновых и зарядовых блоков достигаются новые функциональные возможности
  • Разработка новых, высокочувствительных экспериментальных методов исследования, основанных на комбинации оптической спектроскопии и магнитного резонанса, применение разработанных методов для изучения атомной и спиновой структуры точечных дефектов, с целью дальнейшего использования таких дефектов в названных областях применения



Практическое значение исследования
  • Обнаружен квазиравновесный эффект близости, осуществляемый вследствие p-d обменного взаимодействия между магнитными атомами ферромагнетика и дырками в полупроводниковой квантовой яме. В ходе эксперимента показано, что такое взаимодействие переносится эллиптически поляризованными фононами ферромагнетика.
  • На основании открытого эффекта разработана методика электрического контроля намагниченности гибридных гетероструктур с целью управления их магнитными и электрическими свойствами через электрические контакты на поверхности.
  • Обнаружено и изучено новое явление – возникновение макроскопического магнитного момента в немагнитных полупроводниковых нанокристаллахCdSe, обусловленное образованием поверхностных магнитных поляронов. Теоретически предсказаны различные сценарии формирования поверхностного магнитного полярона в немагнитных полупроводниковых нанокристаллах.
  • Обнаружены новые поверхностные центры рекомбинации в промышленных пластинах кремния, а также в полевых транзисторах и в кремниевых фотодетекторах – с помощью спектроскопии электронного парамагнитного резонанса. Определена симметрия и параметры новых центров и установлены их модели.
  • Установлены механизмы спиновой релаксации марганца в ферромагнитном полупроводнике Ga(Mn)As. Развита теория спиновой релаксации, которая может быть применена для других ферромагнитных полупроводников.
  • Создан криомагнитный ближнепольный сканирующий оптический микроскоп (КМ-БСОМ) работающий в спектральном диапазоне 300–1000 нм при температурах 1,5–300 К и магнитных полях до 12 Т. Использование КМ-БСОм позволило обнаружить Вигнеровскую локализацию электронов, а также установить возникновение электронных мод шепчущей галереи в одиночных InP/GaInP квантовых точках.
  • Разработан и запущен спектрометр электронного парамагнитного резонанса, оптически детектируемого магнитного резонанса (ОДМР) 2-мм и 3-мм диапазона (95 и 130 ГГц); создан ОДМР спектрометр на основе конфокального микроскопа с высоким пространственным разрешением (на субмикронном уровне).

Внедрение результатов исследования:

- Разработаны и запатентованы следующие продукты: оптический магнитометр и спектрометр электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) с увеличенной разрешающей способностью. Область применения разработанных приборов включает широкий спектр исследовательских задач химии и физики.

Образование и переподготовка кадров:

-Разработаны и внедрены 3 курса лекций, которые читают сотрудники Лаборатории в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого: «Физика дефектов», «Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса», «Специальные вопросы физики полупроводников и физики конденсированного состояния».

- Ежегодно в Лаборатории проходят стажировку от 5 до 10 студентов, от 5 до 10 аспирантов и от 1 до 5 молодых ученых.

- Проведено 5 научных школ: 1. Совещание-школа «Спиновая физика», посвященное научной и педагогической деятельности И. А. Меркулова (2014 г.) 2. Международная школа-конференция Single Dopants (2014 г.) 3. Совещание по теории полупроводников (2016 г.). 4. Международная конференция Spin Physics, Spin Chemistry and Spin Technology (2015 г.). 5. Международная школа-семинар «Экситоны в полупроводниках и полупроводниковых наноструктурах», приуроченная к 120-й годовщине со дня рождения Е. Ф. Гросса (2017 г.).

- Защиты: 3 докторские диссертации, 4 кандидатские диссертации, 4 выпускные квалификационные работы магистра.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

Совместно с СПбГУ и Техническим университетом Дортмунда (Германия) лаборатория СпинОптроника участвовала в создании первого российско-германского центра совместных исследований International Collaborative Research Centre (ICRC). Совместный проект TRR 160 «Coherent manipulation of interacting spin excitations in tailored semiconductors» поддержан фондами DFG и РФФИ сроком на 12 лет.

Другие результаты: нет

Сотрудничество:

- Технический университет Дортмунда (Германия): совместные исследования, студенческие обмены, совместные научные мероприятия

- Немецкое научно-исследовательское общество (Германия): совместные проекты в рамках реализации грантов

- Университет Нотр-Дам (США), Университет Турку (Финляндия), Университет Кэйо (Япония): совместные работы по спектроскопии одиночных полупроводниковых квантовых точек, по динамической поляризации ядерных моментов в кремнии, по исследованию парамагнитных центров на поверхности и в объеме кристаллов кремния

- Университет Тулузы (Франция), Государственный университет в Мехико (Мексика): совместная работа, в которой проведено теоретическое и экспериментальное исследование влияния сверхтонкого взаимодействия в глубоком парамагнитном центре на спин-зависимую рекомбинацию и оптическую ориентацию в полупроводнике

- Институт физики металлов УрО РАН (Россия): совместные работы по исследованию дефектов в полупроводниковых материалах

- Лаппеенрантский технологический университет (Финляндия): совместные работы по спиновой релаксации в полупроводниковых материалах



Скрыть Показать полностью
Rodina A., Efros A.L.
Magnetic Properties of Nonmagnetic Nanostructures: Dangling Bond Magnetic Polaron in CdSeNanocrystal.Magnetic polaron on dangling-bond spins in CdSe colloidal nanocrystals.Nano Letters 15(6): 4214–4222 (2015).
Akimov I.A., Salewski M.I.,Kalitukha V., Poltavtsev S.V., Debus J., Kudlacik D., Sapega V.F., Kopteva N.E., Kirstein E., Zhukov E.A., Yakovlev D.R., Karczewski G., Wiater M., Wojtowicz T., Korenev V.L., KusrayevYu.G., Bayer M.
Direct measurement of the long-range p-d exchange coupling in a ferromagnet-semiconductor Co/CdMgTe/CdTe quantum well hybrid structure. Physical Review B 96: 184412 (2017).
Biadala L., Shornikova E.V., Rodina A.V., Yakovlev D.R., Siebers B., Aubert T., Nasilowski M., Hens Z., Dubertret B., Efros A.L., Bayer M.
Magnetic polaron on dangling-bond spins in CdSe colloidal nanocrystals. Nature Nanotechnology 12: 569–574 (2017).
Krainov I.V., Debus J., Averkiev N.S., Dimitriev G.S., Sapega V.F., Lähderanta E.
Fine structure of the Mn acceptor in GaAs.Physical ReviewB 93: 205429 (2016).
Фотоальбомы
Вторник , 03.12.2019
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Современная гидродинамика

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической физики им. Л.Д. Ландау Российской академии наук

Физика

Черноголовка

Фалькович Григорий Евсеевич

Израиль, Россия

2019-2021

Лаборатория химической физики f-элементов

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова"

Физика

Москва

Квашнина Кристина Олеговна

Франция, Россия

2019-2021

Лаборатория анализа данных физики высоких энергий

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет»

Физика

Томск

Цыбышев Дмитрий Евгеньевич

Россия

2018-2020